2019 Fiscal Year Annual Research Report
Control of movement and stability of liquid marbles toward development of lab-on-water system
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16H04207
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 秀司 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70434785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 吉伸 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70298800)
眞山 博幸 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (70360948)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リキッドマーブル / 気液界面 / 物質輸送 / 光熱変換 / 吸着 / マランゴニ対流 / 導電性高分子 / 粉体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、光熱変換現象を利用することで水面上のリキッドマーブル周囲場に界面張力の空間勾配を生み出し、これを運動の駆動力とする液体（リキッドマーブル内部液）の省エネルギー型デリバリーシステムを実現化することにある。また、水面を実験室（ラボ）として捉え、水面上においてリキッドマーブルの合一・崩壊により内部液の混合・徐放を行う、ラボ・オン・ウォーターシステムの基本概念を構築する。令和元年度は、リキッドマーブルの運動制御および運動の数値解析を目的とし、下記2項目について検討を行った。
1.運動の数値解析
リキッドマーブルの運動を上方向および横方向から高速デジタルビデオカメラで録画し、動画解析ソフトウェアを使用することで、速度、加速度について数値解析を行った。その結果、リキッドマーブルの水中への潜り込みの深さが大きくなると、速度、加速度が小さくなることが明らかになった。光照射により発生するリキッドマーブル周辺場の温度分布をサーモグラフィーを用いて可視化・数値化し、界面張力の空間勾配の視覚化に成功した。取得した情報に基づきニュートンの運動方程式を立て、リキッドマーブルに作用している力の大きさを評価したところ、数マイクロNであることが明らかになった。本項目は、研究代表者の藤井と研究分担者の眞山が協同して推進した。
2.リキッドマーブルの合一・崩壊条件の最適化
水面上に静置したリキッドマーブルに対し、レーザー光により運動させたリキッドマーブルを衝突させたところ、リキッドマーブルは合一せずに、弾き飛ばす様子が観察された。また、エタノール蒸気をリキッドマーブルに吹きかけることで粒子の液体への濡れ性を向上させ、気液界面から脱着させることでリキッドマーブルの崩壊を誘発し、内部物質の徐放が実現できた。本項目は、研究代表者の藤井と研究分担者の眞山、中村が協同して推進した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Polyhedral liquid marbles2019
Author(s)
Syuji Fujii, Florian Geyer, Yuta Asaumi, Doris Vollmer, Hans-Jurgen Butt, Junya Fujiwara, Yoshinobu Nakamura
Organizer
258th ACS National Meeting & Exposition
Int'l Joint Research
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